Univ., Diss.--Münster, 1995.

Würzburg, Univ., Diss., 2001. / Erscheinungsjahr an der Haupttitelstelle: 2001

In dieser Arbeit wurde die zelluläre Pharmakokinetik mit den Teilaspekten Invasion, Evasion und intrazellulärer Verteilung sowie die Apoptoseinduktion als Parameter der Pharmakodyna- mik von zwei Anthrazyklinen, dem freien und liposomal verkapseltem Daunorubicin unter- sucht. Die Versuche wurden anhand einer T-lymfatischen Zelllinie, den CEM-Zellen, durchgeführt. Mittels Durchflußzytometer und konfokaler Lasermikroskop wurde die intrazelluläre Fluoreszenz gemessen, die der intrazellulären Konzentration entsprach. Es zeigte sich, dass freies Daunorubicin anfangs deutlich schneller in die Zellen einströmte als liposomal verkapseltes Daunorubicin und früher die maximale Konzentration erreichte. Über eine längere Versuchszeit kam es aber zu einer Angleichung der maximal erreichten Konzen- trationen. Der Invasionsverlauf von Daunoxome verlief sigmoidförmig, während Daunorubi- cin einer Sättigungskinetik folgte. Der Invasionsverlauf beider Anthrazykline war sowohl zeit- als auch konzentrationsabhängig. Die Versuche zur intrazellulären Verteilung zeigten, dass sich beide Stoffe nach drei Stunden Inkubationszeit vom Zytoplasma in den Kern verteilten. Daunorubicin erreichte sehr schnell seine maximale Fluoreszenz im Kern. Bei Daunoxome ließ sich auch nach sechs Stunden Inkubation eine weitere Zunahme der Fluoreszenz messen. Die Untersuchungen zur Apoptoseinduktion unterstützten die Aussagen zur Invasion. Dauno- rubicin induzierte zu Anfang deutlich schneller Apoptose als Daunoxome. Über den gemessenen Versuchszeitraum kam es aber zu einer Angleichung aller Apoptoseraten. Auch hier zeigte sich eine Zeit- und Konzentrationsabhängigkeit. Die Ergebnisse der Evasionsversuche zeigten, dass Daunorubicin biphasisch und Daunoxome monophasisch ausströmte. Zusammenfassend kann gesagt werden, dass freies Daunorubicin initial eine bessere zelluläre Pharmakokinetik und damit eine höhere Zytotoxizität aufweist als liposomal verkapseltes Daunorubicin. Über die Zeit kommt es allerdings zu einer Angleichung der Zytotoxizität. Damit ist Daunoxome auf zellulärer Ebene mindestens genauso wirksam wie Daunorubicin. / We studied the cellular pharmacokinetics, including uptake, intracellular distribution and efflux, and the induction of apoptosis as a parameter of pharmacodynamics of the two anthracyclines, free and liposomal encapsulated daunorubicin. We used a flowcytometer and a confocal lasermicroscope to measure the intracellular fluorescence in CEM-cells, corresponding to the intracellular concentration of the drugs. Free daunorubicin invaded initially the cells much quicker than liposomal encapsulated daunorubicin and attained earlier the maximum concentration. After the examined time daunoxome achieved the same maximum concentration as daunorubicin. The invasion of liposomal encapsulated daunorubicin followed a sigmoid course, while free daunorubicin followed a saturation kinetic. It was shown that the uptake of both anthracyclines was time- and concentration-dependent. The examinations about the intracellular distribution showed, that both drugs accumulated in the nucleus after three hours of incubation. Daunorubicin attained quickly the maximum fluorescence there, while daunoxome increased slowly for the next six hours. The results of the apoptosis induction correlated to the results of the uptake experiments. Free daunorubicin induced initially quicker apoptosis than liposomal encapsulated daunorubicin. At the end of the measured time all the apoptosis rates of both drugs appeared to be equal. It was determined that the induction of apoptosis also is time- and concentration-dependent. The efflux of daunoxome was monophasic in contrast to a biphasic decline of daunorubicin. These results indicate that free daunorubicin has improved initial cellular pharmacokinetics and therefore enhanced cytotoxicity compared with liposomal encapsulated daunorubicin. But over the examined period both got equal cytotoxicity. Therefore daunoxome is on the cellular basis at least as effective as daunorubicin.

Mit der vorliegenden Studie sollte zu dem wichtigen Forschungsfeld der Pharmakogenetik beigetragen werden, indem zum einen eine einfache und sichere kombinierte Phänotypisierung der drei zuvor erwähnten CYPs (CYP2D6, CYP2C9 und CYP2C19) entwickelt, und zum anderen die Vorhersagekraft des Genotyps für den gemessenen Phänotyp näher untersucht werden sollte. Es ist uns gelungen eine sichere, einfache, schnelle und kombinierte Phänotypisierung der beiden wichtigen Monooxygenasen CYP2D6 und CYP2C9 zu etablieren. Zunächst wurden dazu Wechselwirkungsstudien mit den ausgewählten Testsubstanzen Dextromethorphan (DEX, CYP2D6), Flurbiprofen (FLB, CYP2C9) und Omeprazole (OME, CYP2C19) durchgeführt. Es konnte gezeigt werden, dass DEX und FLB als Kombination verabreicht werden können. Die Gabe von OME gemeinsam mit FLB verändert jedoch das Ergebnis der CYP2C9 Phänotypisierung. Dies ist eine neue Erkenntnis, denn noch 2004 wurde ein Phänotypisierungscocktail veröffentlicht, der die Kombination von FLB und OME enthielt. Bei der genannten Studie wurden jedoch, unseres Wissens nach, keine Wechselwirkungsstudien zu den einzelnen Testsubstanz-Kombinationen durchgeführt. Die von uns entwickelte Phänotypisierungsmethode wurde durch Wechselwirkungsstudien verifiziert. Sie ist jedoch auch in anderen Bereichen den bisher veröffentlichten phänotypisierungscocktails überlegen. Zum einen wurden nur sehr kleine Dosen sicherer Testsubstanzen verwendet. Dies wurde durch Entwicklung neuer, sensitiver LC-MS/MS Methoden ermöglicht. Zum anderen ist diese neue Prozedur schnell und nicht-invasiv durchführbar. Nach Verabreichung der Testsubstanz muss der Urin nur für zwei Stunden gesammelt werden. Zudem weisen unsere Ergebnisse darauf hin, dass die normalerweise durchgeführte, aufwendige Glucuronidspaltung des CYP2D6 abhängigen DEX-Metaboliten, Dextrorphan, vermutlich vernachlässigt werden kann. Die wichtigsten Ergebnisse dieser Studie sind jedoch die Einblicke, die in die Vorhersagekraft der CYP2D6 und CYP2C9 Genotypen für die entsprechenden Phänotypen gewonnen werden konnten. Fast 300 phänotypisierte Kaukasier wurden auch in Hinsicht auf die wichtigsten varianten Allele von CYP2D6, CYP2C9 und CYP2C19 mithilfe bekannter und neu etablierter Methoden genotypisiert. Aufgrund der parallelen Phäno- und Genotypisierung konnten Geno- und Phänotyp direkt korreliert werden. Mit linearen Modellen war es möglich, allen detektierten varianten CYP2D6- und CYP2C9-Allelen Aktivitätskoeffizienten zuzuweisen. Diese können nun verwendet werden, um den Beitrag der einzelnen Allele zur resultierenden Enzymaktivität zu bestimmen, wodurch sich die Vorhersage dieser Aktivität ausgehend vom Genotyp verbessern lassen sollte. Besonders für CYP2D6 ermöglicht das neue Korrelationsmodel präzisere Vorhersagen des Phänotyps als bisher veröffentlichte Modelle. Zusammengefasst leistet diese Studie durch die Entwicklung eines sicheren und einfachen Phänotypisierungsprozesses für CYP2D6 und CYP2C9 und durch die Bestimmung von Aktivitätskoeffizienten für alle einbezogenen CYP2D6 und CYP2C9 Allele und der damit verbundenen präziseren Vorhersage des Phänotyps ausgehend vom Genotyp einen wesentlichen Beitrag zum Forschungsfeld der Pharmakogenetik. / This study should contribute to the important field of pharmacogenetics by: firstly, establishing an easy and safe phenotyping method that combines the activity determination of all three previously mentioned CYPs (CYP2D6, CYP2C9, and CYP2C19) into one phenotyping cocktail and secondly, improving the knowledge about the predictive power of the genotype for the measured phenotype. It was indeed possible to develop a save, easy-to-use, fast and simultaneous phenotyping procedure for the important genetic polymorphic enzymes CYP2D6 and CYP2C9. To accomplish that, interaction studies with the chosen probe drugs dextromethorphan (DEX, CYP2D6), flurbiprofen (FLB, CYP2C9) and omeprazole (OME, CYP2C19) were conducted. It could be proven that DEX and FLB can be administered in combination, whereas OME alters the phenotyping results of CYP2C9. This is a new finding as in 2004 a phenotyping cocktail was published that used FLB and OME in combination. However, to our knowledge, no interaction tests were carried in that study. The new phenotyping procedure is not only verified by prior probe drug interaction studies, it also has other advantages over phenotyping cocktails found in literature. Firstly, save probe drugs are used in very small doses. This is possible due to the new sensitive LC-MS/MS methods that were evaluated. Secondly, the new phenotyping procedure is very fast and on-invasive. Urine has to be collected only for 2 h and the results also suggest that the time consuming glucuronide cleavage of the CYP2D6 dependent metabolite dextrorphan, usually carried out before CYP2D6 phenotyping, may be unnecessary. Most importantly, however, new insights into the phenotype prediction from genotype for CYP2C9 and CYP2D6 could be gained within this study. Nearly 300 phenotyped Caucasian subjects were also genotyped for the most important known variant alleles for CYP2D6, CYP2C9 and CYP2C19 using several established and newly developed genoptyping methods. Therefore, a direct correlation between phenotype and genotype could be conducted for CYP2D6 and CYP2C9. Employing linear modeling, it was possible to assign activity coefficients to each of the detected CYP2D6 and CYP2C9 alleles, thereby estimating their contribution to the resulting enzyme activity. This might facilitate the prediction of the CYP2D6 and CYP2C9 metabolic status of a subject knowing only its respective genotypes. Especially the new CYP2D6 genotype phenotype correlation model might allow for more precise phenotype prediction for the included variant alleles than was possible until now. Taken together, this study substantially contributes to the important research field of pharmacogenetics by (i) developing a save and easy-to-use phenotyping combination for CYP2D6 and CYP2C9, and (ii) by establishing activity coefficients for each of the detected CYP2D6 and CYP2C9 alleles, thereby allowing for a more precise prediction of the phenotype from genotype.

In the present thesis the development and validation of bioanalytical LC-MS/MS methods for the quantification of erythromycin A, erythromycin ethylsuccinate, roxithromycin, clarithromycin, 14 hydroxy clarithromycin, flucloxacillin, piperacillin and moxifloxacin in human plasma and human urine (piperacillin) is introduced. All methods were applied to analyze human plasma and urine samples from clinical trials and therefore, have been validated according to international guidelines. The methods were reliable in these studies and fulfilled all regulatory requirements known at the time of the study conduct. Moreover, the validation data of the macrolides were compared on three different mass spectrometers (API III Plus, API 3000™, API 5000™). The new innovations in the ion source (horizontal versus vertical electrospray), the ionpath (skimmer, QJet) and the diameter of the orifice resulted in better sensitivity and a larger linearity range for the majority of the analytes. Sensitivity was improved up to a factor of 12 (for clarithromycin) between API III Plus to API 3000™ and up to a factor of 8 (for erythromycin and roxithromycin) between API 3000™ and API 5000™, keeping the accuracy and precision data at about the same level. The high sensitivity was a benefit for example for the flucloxacillin study, because concentrations from all subject samples were detectable up to approximately eight half-lives, i.e. no concentrations needed to be reported below the quantification limit. Also the linearity range were extended from two orders of magnitude to up to four orders of magnitude, which increases the likelihood to allow to analyze all samples from a pharmacokinetic study in the same run. This is especially useful if a large concentration range needs to be analysed, for example, if the method shall be applied in an ascending dose study. Then, all low concentrations from the beginning of the study can be determined, as well as all high concentrations, without the need to dilute and analyse single samples repeatedly. The pharmacokinetic data were compared to previously reported literature data and correlated graphically with MIC values of popular microorganisms which might be a starting point for further PK/PD investigations. The PK/PD theory is a very helpful tool for prediction of the efficacy of given drugs against certain micro-organisms. Depending on the pharmacodynamic processes, e. g. the mode of action, three classes of drugs have been identified. In the same way this applies to adverse effects, which need to be minimised by reducing plasma concentrations. These coherences are not well-investigated, yet, and are not discussed further in this thesis. Still, a lot of research has to be done in this interdisciplinary field to minimise uncertainty in single values, like an AUC/MIC. These include: Improve accuracy and precision of bioanalytical methods determining total and free concentration data in biological matrices for calculation of AUC and Cmax These parameters are related to the MIC in pharmacodynamic considerations. Since the determination of the MIC often underlies significant variations and also differences between microbiological laboratories, the determination of concentrations of anti-infectives is particular important, being achievable by scientific exact techniques. Finally, from the volume of distribution of antibiotics can be used to derive information about intracellular concentrations and effectivity of antiinfectives. / In der vorliegenden Arbeit wird die Entwicklung und Validierung von bioanalytischen LC-MS/MS-Methoden zur Quantifizierung von Erythromycin A, Erythromycin-ethylsuccinat, Roxithromycin, Clarithromycin, 14 Hydroxy-clarithromycin, Flucloxacillin, Piperacillin und Moxifloxacin in Humanplasma und Humanurin (Piperacillin) vorgestellt. Alle Methoden wurden für die Analyse von Plasma- und Urinproben aus klinischen Studien beim Menschen eingesetzt und deshalb nach international anerkannten Richtlinien validiert. In diesen Studien haben sich die Methoden bewährt und alle Anforderungen der zum Zeitpunkt der Studie bekannten behördlichen Ansprüche erfüllt. Die Validierungsdaten der Makrolid-Methoden konnten zudem an drei Massenspektrometern der selben Baureihe verglichen werden. Dabei zeigte sich, dass die Neuerungen an der Ionenquelle (horizontale versus vertikale ESI), dem Ionenpfad (Skimmer, QJet), sowie das immer größere Orifice in der Baureihe, nicht nur stetig verbesserte Sensitivität ermöglichen, sondern auch immer größere Linearitätsbereiche. So konnte ein Sensitivitätsgewinn bis zu Faktor 12 (Clarithromycin) von API III Plus auf API 3000™ und bis zu Faktor 8 (Erythromycin und Roxithromycin) von API 3000™ auf API 5000™ bei etwa gleichen Werten für die Präzision erreicht werden. Die hohe Sensitivität zeigte sich zum Beispiel bei der Flucloxacillin Studie von Vorteil, da alle Konzentrationen bis circa acht Halbwertszeiten nach Wirkstoffgabe bestimmt werden konnten, ohne dass einzelne Proben als „BLOQ“ (unter dem Quantifizierungslimit) berichtet werden mussten. Während früher noch Linearitätsbereiche um zwei Größenordnungen üblich waren, sind jetzt am API 5000™ Konzentrationsbereiche über bis zu vier Größenordnungen reproduzierbar linear. Das ist insbesondere von Nutzen, wenn bei einer Substanz ein größerer Konzentrationsbereich gemessen werden muss. Das ist beispielsweise dann der Fall, wenn die Methode für eine Dosissteigerungsstudie eingesetzt werden soll. Dann können sowohl alle kleinen Konzentrationen zu Beginn der Studie gemessen werden, als auch alle hohen Konzentrationen zum Ende der Studie, und zwar ohne, dass einzelne Proben gesondert verdünnt und wiederholt gemessen werden müssen. Die pharmakokinetischen Daten der Antibiotika wurden in den Kontext mit Literaturdaten gestellt und graphisch mit MHK-Werten für gängige Mikroorganismen verglichen, was den Ausgangspunkt für spätere PK/PD-Untersuchungen darstellt. Für die Vorhersage der Wirksamkeit einer verabreichten Substanz gegenüber bestimmten Mikroorganismen ist die PK/PD-Korrelation ein gutes Hilfsmittel. Anhand der pharmakodynamischen Parameter, wie der Wirkungsweise, können drei Antibiotikaklassen gebildet werden. In analoger Weise gilt für die Nebenwirkungen, dass die Plasma-Konzentrationen verringert werden müssen. Diese Zusammenhänge sind jedoch weniger gut untersucht und werden in dieser Dissertation nicht näher diskutiert. In diesem interdisziplinären Feld ist immer noch viel Forschung nötig um beispielsweise Unsicherheiten bei einzelnen Werten wie z.B. AUC/MIC zu minimieren. Diese beinhalten: Verbesserung der Genauigkeit und Präzision von bioanalytischen Methoden welche für die Bestimmung der Gesamtkonzentration und der freien Konzentration in biologischen Matrices verwendet werden um AUC und Cmax zu bestimmen. Diese Parameter werden in pharmakodynamischen Überlegungen in Beziehung zur MHK gesetzt. Da die MHK-Bestimmung oft erheblichen Schwankungen und auch Unterschieden zwischen verschiedenen mikrobiologischen Laboratorien unterliegt, kommt der Konzentrationsbestimmung der Antibiotika besondere Bedeutung zu, weil sie mit naturwissenschaftlich exakten Methoden möglich ist. Aus den Verteilungsvolumina von Antibiotika lassen sich schließlich auch noch Informationen über die intrazelluläre Konzentration und Wirksamkeit von Antibiotika ableiten.

Loeffler, Bernd Matthias Nikolaus Untersuchungen zur Pharmakokinetik von Coffein, Theophyllin und Theobromin beim Hund nach Aufnahme von Kaffee, Tee und Schokolade aus dem Institut für Pharmakologie, Pharmazie und Toxikologie der Veterinärmedizinischen Fakultät der Universität Leipzig Leipzig im April 2000 (83 S., 24 Abb., 12 Tab., 187 Lit.) Methylxanthine stimulieren das zentrale Nervensystem, das Herz-Kreislauf-System und führen zur Bronchodilatation. Die Ergebnisse der Dopinguntersuchungen im Windhundrennsport zeigen, daß die Methylxanthine wie Coffein, Theophyllin und Theobromin nicht nur therapeutisch, sondern auch mißbräuchlich zur Leistungssteigerung eingesetzt werden. In der vorliegenden Studie wurde die Pharmakokinetik von Coffein, Theophyllin und Theobromin bei Hunden untersucht. Speziell in Hinblick auf die Dopingproblematik im Windhundsport wurden bei den Hunden zusätzlich Plasma- und Harnproben nach Applikation von Kaffee, Tee und Schokolade analysiert. Nach oraler Applikation von Coffein und Theophyllin (10 mg/kg KM) wurden im Plasma mittlere Konzentrationsmaxima an Coffein von 61,8 µmol/l und an Theophyllin von 42,5 µmol/l nach 1,6 bzw. 4,8 Stunden erreicht. Die Elimination erfolgte jeweils mit einer Halbwertszeit von etwa 3 Stunden. Im Urin konnten die applizierten Methylxanthine ebenfalls nachgewiesen werden, nach Applikation von Coffein war Theobromin als Metabolit in hohen Konzentrationen nachweisbar. Nach Aufnahme von Kaffee und Tee durch Hunde konnte in Plasma und Urin Coffein, Theophyllin und Theobromin nachgewiesen werden. Nach Verfütterung von Schokolade wurde im Wesentlichen nur Theobromin gefunden, so daß aus dem Metabolitenmuster der Methylxanthine zum Teil auf das aufgenommene Nahrungsmittel geschlossen werden kann. Um nicht in Konflikt mit geltenden Dopingbestimmungen zu kommen, sollten Hundehalter darauf achten, daß ihre Tiere in den Tagen vor einem Rennen keinen Zugang zu methylxanthinhaltigen Produkten wie Kaffee, Tee und Schokolade haben. / Loeffler, Bernd Matthias Nikolaus Investigations of the pharmacokinetics of caffeine, theophylline and theobromine in the dog. Institute of Pharmacology, Pharmacy and Toxicology of the Veterinary Faculty of the University of Leipzig Leipzig, April 2000 (83 p., 24 fig., 12 tab., 187 ref.) Methylxanthines are often used as stimulants of the central nervous system, of the cardiovascular system and as bronchodilators. Doping samples of racing greyhounds demonstrate that methylxanthines like caffeine, theophylline, and theobromine besides their therapeutic use, are illegally used to strengthen the animals. In this study the pharmacokinetics of caffeine, theophylline and theobromine in dogs were examined. Additionally samples of plasma and urine were taken after application of coffee, tea, and chocolate. After oral application of caffeine and theophylline (10 mg/kg) highest plasma concentrations of caffeine were about 61.8 µmol/l and of theophylline about 42.5 µmol/l after 1.6 and 4.8 hours, respectively. The elimination half-lives for both methylxanthines were 3 hours. The methylxanthines administered could also be detected in the urine, after application of caffeine its metabolite theobromine reached high concentrations. After the administration of coffee and tea to dogs caffeine, theophylline and theobromine can be found in plasma and urine. After the feeding of cocoa products (chocolate) theobromine was the predominant methylxanthine to be analysed. Therefore the quantitative relationship of the various methylxanthine metabolites detected can indicate the origin of the ingested methylxanthines. In order to avoid violation of doping regulations, dog owners should assure that their animals have no access to methylxanthine-containing diets in the days before racing competitions.

Universiẗat, Diss., 2004--Kiel.

Ziel dieser Studie war es, die Verträglichkeit sowie die Pharmakokinetik des Angiotensin-Converting-Enzyme-Hemmers Enalapril nach oraler Applikation bei Brieftauben zu untersuchen. Hierdurch sollte eine effektive und sichere Dosierung für den Einsatz bei Vögeln am Beispiel der Taube bestimmt werden. Im ersten Teil der Studie wurde zur Überprüfung der Verträglichkeit drei Gruppen mit je acht Tauben über 21 Tage Enalapril in einer Dosierung von 5 mg/kg Körpermasse (KM), 10 mg/kg KM beziehungsweise ein Placebo in jeweils identischer Flüssigkeitsmenge in den Kropf appliziert. Während der Versuchsdauer wurden der Gesundheitsstatus sowie die Wasser- und Futteraufnahme regelmäßig kontrolliert und es wurden klinische, hämatologische, blutchemische und elektrokardiographische Kontrolluntersuchungen durchgeführt. Zwischen den Gruppen ergab sich an wenigen Tagen ein signifikanter Unterschied in der Wasseraufnahme. An zwei Untersuchungstagen waren die Kaliumwerte in allen Gruppen signifikant gegenüber den anderen Untersuchungstagen erhöht. Beide Veränderungen konnten aber nicht mit der Applikation bzw. der Dosierung von Enalapril in Zusammenhang gebracht werden. Weitere signifikante Unterschiede zwischen den Gruppen wurden zu keinem Zeitpunkt und bei keiner Untersuchung festgestellt. Die Ergebnisse dieser Studie belegen die gute Verträglichkeit von Enalapril nach oraler Verabreichung auch in höheren Dosierungen und über einen längeren Zeitraum. Der zweite Teil der Studie diente der Festlegung einer geeigneten Dosierung von Enalapril bei Vögeln. Hierzu wurde zunächst 12 Tauben eine Dosis von je 2,5 mg/kg KM Enalapril in den Kropf appliziert und es wurden nach 2, 4, 6, 8, 12, 24 und 36 Stunden Blutproben entnommen. Mittels High Performance Liquid Chromatography (HPLC) wurde eine Verlaufskurve zur Enalaprilat-Konzentration im Blutplasma erstellt. Die maximale Konzentration (Cmax) wurde hierbei bereits bei der ersten Blutentnahme gemessen und erwies sich mit im Mittelwert 388,2 ±174,1 ng/ml als im Vergleich zu Werten beim Säuger sehr hoch. Im Anschluss wurde 12 Tauben eine Dosis von je 1,25 mg/kg KM Enalapril in den Kropf appliziert und es wurden Blutproben nach ½, 1, 1½, 2, 4, 6 und 8 Stunden entnommen. Der mittlere Cmax-Wert lag bei 116,1± 70,2 ng/ml und stellte sich ebenfalls bei der ersten Blutentnahme ein. Die Halbwertszeit lag im Mittel bei 2,68 Stunden, die Area under the Curve (AUC0-8) betrug 396,25 ng*h/ml. Bei beiden Versuchen lag die Wirkstoffkonzentration nach 8 Stunden unter 15 ng/ml. Die nach Applikation von 1,25 mg/kg Enalapril berechnete AUC entspricht weitgehend der für Hunde nach oraler Applikation von 0,5 mg/kg Enalapril angegebenen AUC. Dieser Parameter wie auch die kurze Halbwertszeit und die bereits bei den ersten Messungen erreichte Maximalkonzentration belegen die rasche Absorption, Metabolisierung und Elimination des Wirkstoffes und rechtfertigen die Empfehlung einer Dosierung von 1,25 mg/kg KM Enalapril zweimal täglich.

In den letzten Jahren zeichnet sich bei der Behandlung der Ornithose der sportlich genutzten Brieftaube die Entwicklung ab, anstelle der traditionellen intramuskulären Applikation von Doxycyclin eine orale Applikation über das Trinkwasser vorzuziehen, wofür bisher eindeutig experimentell belegte Dosierungsschemata fehlen. Ziel der vorliegenden Arbeit war es, ein oral zu verabreichendes Doxycyclin-Präparat auf seine Pharmakokinetik und Verträglichkeit bei Brieftauben zu untersuchen und ein geeignetes Dosierungsregime für die Trinkwasserapplikation zur Behandlung der Ornithose zu etablieren. Die anzuwendende orale Therapiedosis wurde in verschiedenen Schritten ermittelt. Zuerst wurde die Plasmakinetik von Doxycyclin nach einmaliger intraingluvialer Applikation von 60 mg Doxycyclin/kg KM bei einer Gruppe von 15 Brieftauben gemessen, um die gastrointestinale Resorption zu bewerten und pharmakokinetische Daten zu berechnen. Im zweiten Teil der Untersuchungen sollte an einer Gruppe von 36 Brieftauben überprüft werden, ob mit einer oralen Dosis von 30 mg Doxycyclin-Hyclat/ kg KM pro Tag, verteilt auf zwei Dosen zu 15 mg/kg KM, über einen Zeitraum von 14 Tagen Plasmaspiegel oberhalb 1,0 µg/ml bei geringen Fluktuationen erreicht werden können. Außerdem wurden in diesem Versuch Gewebespiegel von Doxycyclin in den Zielorganen von Chlamydophila psittaci (Lunge und Leber) von 12 Tauben jeweils 2 und 5 Stunden nach der letzten Doxycyclin-Applikation gemessen. In weiteren Untersuchungen sollten die Akzeptanz von Doxycyclin-supplementiertem Trinkwasser durch die Brieftauben sowie die daraus resultierenden Doxycyclin-Plasmaspiegel getestet werden. Dazu wurden in einem orientierendem Versuch 4 Tieren über 3 Tage Doxycyclin-supplementiertes Trinkwasser in der Konzentration von 800 mg/l Doxycyclin, anschließend in einem Hauptversuch 18 Brieftauben über 10 Tage supplementiertes Trinkwasser in der Konzentration von 750 mg/l angeboten, dem jeweils 1,0 g Zitronensäure/l beigemischt war. Die Verträglichkeit von Doxycyclin bei Brieftauben wurde im letzten Teil der Studie überprüft. Jeweils 12 Brieftauben wurden 5 Versuchsgruppen zugeteilt. Über einen Zeitraum von 20 Tagen wurden jeder Taube täglich Doxycyclin-Lösungen in folgenden Dosierungen oral appliziert: 0 mg/kg (Placebogruppe), bzw. 30 mg/kg, bzw. 45 mg/kg, bzw. 60 mg/kg, bzw. 150 mg/kg KM; die Dosis wurde auf zwei gleiche Mengen pro Tag verteilt. Mittels klinischer, blutchemischer, hämatologischer und pathologischer Untersuchungen wurde der Gesundheitsstatus der Tiere überwacht. Es zeigte sich, dass Doxycyclin nach oraler Gabe von 60 mg/kg KM an Brieftauben gut aus dem Gastrointestinaltrakt resorbiert wurde. Eine maximale Plasmakonzentration von 8,1 µg/ml wurde 6 h post applicationem erreicht und es wurde eine Plasmahalbwertszeit von 11,3 h ermittelt. DiePlasmaspiegel erwiesen sich in Anbetracht des angestrebten Wertes von 1,0 µg Doxycyclin/ ml Plasma zur Ornithosetherapie als ausreichend hoch. Bei Gabe von 30 mg Doxycyclin/kg KM pro Tag, verteilt auf 2 gleiche Einzeldosen, über einen Zeitraum von 14 Tagen, wurden maximale Plasmakonzentrationen von durchschnittlich 2,4 µg/ml, minimale Plasmakonzentrationen von im Mittel 1,8 µg/ml gemessen. Die Versuchsergebnisse bestätigen, dass die verabreichte Dosis ausreichend ist, um mittels oraler Applikation einen Plasmaspiegel von > 1,0 µg/ml, entsprechend den Anforderungen der PSITTAKOSE-VERORDNUNG (2005), zu gewährleisten. Noch ausgeprägter als im Plasma, reicherte sich das stark lipophile Doxycyclin in den Zielgeweben Lunge und Leber zum zwei-(Lunge) bis 7-fachen (Leber) gegenüber dem Blutplasma an. Im dritten Teil der Untersuchungen wurde mit einer täglichen durchschnittlichen Aufnahme von 37 ml/kg KM Doxycyclin-medikierten Trinkwassers (Konzentration von 750 mg Doxycyclin/ l) eine gute Akzeptanz des Präparates beobachtet. Während die Mittelwerte der Doxycyclin-Plasmaspiegel sich immer oberhalb der angestrebten 1,0 µg/ml befanden, verfehlten einzelne Tiere, jedoch nur in der ersten Hälfte des Applikationszeitraumes, an einzelnen Messzeitpunkten knapp diese Grenze. Die Supplementierung des Trinkwassers mit Zitronensäure erwies sich als notwendig, um die Ausfällung von Doxycyclin durch mehrwertige Kationen im Leitungswasser zu verhindern. Eine ausgezeichnete Verträglichkeit von Doxycylin bei der Zieltierart Brieftaube und oraler Applikation konnte bei 20-tägiger Applikation bis zur 2-fachen Überdosierung (60 mg/kg KM pro Tag) bestätigt werden. Eine höhere Überdosierung ist zu vermeiden, da in der Fünffachdosisgruppe (150 mg/kg KM pro Tag) Nebenwirkungen in Form von Regurgitieren und Leberbelastungen mit Polydipsie, Polyurie, Körpermasseverlust und einem Anstieg der Leberenzyme auftraten. Zusammenfassend ist festzuhalten, dass anhand der vorliegenden Untersuchungsergebnisse bei Brieftauben eine tägliche orale Dosis von 30 mg/kg KM Doxycyclin über das Trinkwasser zu wirksamen Blutplasma- und Gewebespiegeln führt, bei guter Verträglichkeit, und somit zur Ornithosetherapie empfohlen werden kann. Eine mehr als 2-fache, akzidentelle Überdosierung des Präparates ist zu vermeiden.

Die Phänotypisierung von Cytochrom P450 (CYP) und Leberfunktionstests sind wichtige Methoden in der Klinik. Die Methoden nutzen die Pharmakokinetik (PK) von Testsubstanzen und ihren Metaboliten, um Einblicke in die Stoffwechselkapazität der Leber und in die Aktivität von Enzymen und Transportern zu gewinnen. Die Leberfunktionstests werden nicht nur von zahlreichen Proband:innenmerkmalen, sondern auch von den Besonderheiten der Untersuchung beeinflusst. Eine zentrale Herausforderung besteht darin, die verschiedenen Faktoren, die das Ergebnis der Messungen beeinflussen, voneinander zu trennen, um ihren jeweiligen Einfluss auf das Messergebniss zu untersuchen. In dieser Arbeit wurde die Herausforderung durch Metaanalysen und physiologisch basierte Pharmakokinetik Modellierung (PBPK) angegangen. Es wurde eine offene Pharmakokinetik-Datenbank (PK-DB) entwickelt und PK-Daten für ein breites Spektrum von Testsubstanzen kuratiert. Meines Wissens enthält PK-DB derzeit den größten offenen PK-Datensatz zu Testsubstanzen. Der Datensatz ermöglichte die Identifizierung und Quantifizierung von demografischen und rassischen Bias (Geschlecht, ethnische Zugehörigkeit, Alter, Gesundheitszustand), Meldefehlern und Unstimmigkeiten in der Literatur. Auf der Grundlage der Daten wurde eine Metaanalyse der PK von Koffein im Hinblick auf verschiedene Faktoren bzgl. Leberfunktion und CYP1A2-Aktivität durchgeführt. Insbesondere wurde das vorhandene Wissen über die Auswirkungen des Rauchens, der Einnahme oraler Verhütungsmittel, verschiedener Krankheiten und Begleitmedikationen auf die PK von Koffein durch Metaanalysen und Datenintegration konsolidiert. Ebenso wurde die Messgenauigkeit der Koffeinkonzentration in Bezug auf den Messprotokol analysiert. Darüber hinaus wurde der Einfluss des CYP2D6-Polymorphismus untersucht. Hierzu wurde ein PBPK-Modell für Dextromethorphan und seine Metaboliten Dextrorphan und Dextrorphan O-Glucuronid entwickelt und mit den PK-Daten kalibriert und validiert. / Cytochrome P450 (CYP) phenotyping and dynamic liver function testing are essential methods in clinical practice. These methods utilize the pharmacokinetics (PK) of test substances and their metabolites to gain insight into the liver's metabolic capacity and the activity of enzymes and transporters. Liver function tests are not only influenced by numerous characteristics of a studied subject but also by the specifics of individual study procedures. A key challenge is to disentangle the various factors which influence the outcome of the measurements from each other to study their influence on the dynamic liver function and CYP phenotype. In this work, the challenge was addressed through meta-analysis and physiologically based pharmacokinetic modeling. As a foundation, an open pharmacokinetics database was developed and pharmacokinetics data were curated for a wide range of test substances. To my knowledge, PK-DB currently contains the largest open pharmacokinetic dataset on substances used for phenotyping and dynamical liver function testing. The dataset allowed for identifying and quantifying demographic and racial bias (sex, ethnicity, age, health), reporting errors, and inconsistencies in pharmacokinetic literature. Based on the data, a caffeine pharmacokinetics meta-analysis was conducted concerning various factors affecting liver function and CYP1A2 activity. In particular, meta-analysis and data integration solidified existing knowledge on the effects of smoking, oral contraceptives, multiple diseases, and co-medications on caffeine pharmacokinetics. Similarly, the measurement accuracy of caffeine concentration was investigated with respect to various aspects of the measurement protocol. In addition, the impact of CYP2D6 polymorphism was investigated. Therefore, a PBPK model of dextromethorphan (DXM) and its metabolites dextrorphan (DXO) and dextrorphan O-glucuronide (DXO-Glu) was developed, and calibrated, and validated with pharmacokinetics data.